TWI575105B - 真空處理裝置 - Google Patents

Description

真空處理裝置

本發明係關於一種真空處理裝置，尤其關於一種用於化學氣相沉積(CVD)與電漿加強化學氣相沉積(PECVD)中之裝置。

由US 6 702 901 B2案可知一種真空處理裝置，其中一呈石英管形式之處理室被配置在一類似之真空室內部，並經由一導管而被連接至一排氣管，而此導管則包括一伸縮軟管，其具有：一遠側端，其被固定地連接至該處理室之一凸緣的排氣口；及一相對立之近側端，其被固定地連接至該排氣管。

在此配置下，通常無法容易地調換該處理室，此使得此裝置難以作為不同目的之用途。因此，此需求將在設計選擇上造成嚴苛之限制。

更多方面之連接可使用O形環，但這些解決方法均具有其他缺點，尤其是此O形環在諸部件間之滑行相對運動下所造成之磨耗，而此諸部件則必須經常更換這些環且會因為顆粒而造成真空的污染。

本發明之目的在於提供一種具有一類似「盒中盒」結構之真空處理裝置；換言之，處理室可被配置在一真空室之內部，使壓力在此可保持在一較低之位準下，以便從該處理室所漏出之氣體能被可靠地保留在該真空室之內部；雖然如此，該處理室仍舊可被輕易地更換。

此目的係藉由申請專利範圍第1項中所界定之多個特徵而達成。所請之真空處理裝置提供一種連接器，其可鬆釋地將該處理室連接至排氣管。同時，此連接甚至在例如因本裝置之多種部件的不同熱膨脹所導致之應變下仍係可靠的。

本發明之另一目的在於提供一種用於該處理室之供應管，其可使該處理室中之壓力高於某一臨界值時被自動地阻擋。另一方面，一可供處理程序用之處理氣體可在氣體於處理程序處被完全移除之前先被供應。此可能對於處理品質有負面之結果，且在某些情形中亦可能是危險的，此將導致具有有害結果之非預期化學反應發生。

此目的係藉由申請專利範圍第9項中所界定之多個特徵而達成，其原則上係無關於申請專利範圍第1項中所界定者，其中這些特徵係有關於連接器，且同樣可利用一在該處理室與該排氣管之間的傳統連接方式而達到。

根據本發明所提供之解決方法敘述一種介於一位在一真空室內部之處理室與一將始終通往一真空泵唧站的排氣管之間的連接。所使用之連接器可在一連接狀態與一分離狀態之間變換。此連接器補償諸組件間因不同熱膨脹所導致之相對運動，並防止處理氣體洩漏至大氣。此連接器具有一包括一聯結管02之導管，而此聯結管a)可相對於一接觸環01來回擺動，及b)同時藉由一撓性伸縮軟管03提供一側向自由度，而此伸縮軟管03朝軸向方向延伸並被一彈簧10圍繞，此兩者均由桿件04所導引。一拉棒07以機械方式經由連接一密封板06被連接於諸桿件04上，此形成一可從真空/處理室外部轉換該連接器於連接狀態與分離狀態之間的促動器。

此真空處理裝置將在下文中被更詳細地說明：

參照第1圖所示，一處理室12(內側腔室)被封圍在一真空室11(外側殼體)中。此內部處理室12具有一開口，該開口設有一環繞此其周圍的接觸環01，而此排氣口在操作上可與一連接器之聯結管02連接。聯結管02在一遠側端上具有一凸起圓錐狀聯結面，其適於密封地與其相匹配的接觸環01之一凹入圓錐狀的接觸面互補。該導管之另一部分由一撓性伸縮軟管03構成。此伸縮軟管03被用以補償兩室11、12之公差與相對運動。在此導管之一近側端，伸縮軟管03被附接至真空室11之一壁或一泵連接器14，其形成如第1圖中所示之該連接器的殼體，在此附設一可將氣體引導至一泵站(未示於圖)之排氣管13。

此外，伸縮軟管03被一彈簧10所包圍且附有一促動器之至少兩桿件04，而此諸桿件04則可使彈簧10及伸縮軟管03穩固。諸桿件04與聯結管02相啣合並被固定至一密封板06。此密封板06密封真空室12以抵抗大氣，並被連接至一拉棒07上，以便使其可被移動於軸向方向上，而此拉棒07承載一被配置在該殼體外側之柄體09。拉棒07可例如藉由一與此拉棒07之諸凹口相扣合之螺栓08而被固定或鎖定。

每一桿件04各延伸通過一開口(一鑽孔05.2)，通過聯結管02之一環狀保持環05.1，其作為一具有側向餘隙之保持及導引裝置05。此導引裝置05被顯示於第3A圖(其中該連接器處於第1圖所示之已連接狀態)及第3B圖(其中該連接器處於第2圖所示之已脫離狀態)。此桿件04之一端件05.3具有一凸起圓錐狀表面，其在該已脫離之狀態下(第3B圖)會在其遠側端處與一圍繞鑽孔05.2之凹入圓錐狀對立表面相接觸，藉此保持該聯結管位於一中心位置上，並被鎖定以抵制側向移動。當該連接器接近該已連接位置時，諸擋止表面會與諸對立表面脫離啣合，該聯結管因此被賦予一些側向移動自由度，如此使得此聯結管02可順應該接觸環之確切位置，而其聯結表面則被此接觸環01之接觸面所導引。

在第1圖所示之該連接器的已連接狀態中，聯結管02之聯結表面係藉由將聯結管02彈性地偏壓至處理室12之排氣口的彈簧10而被壓抵住圍繞此排氣口周圍的接觸環01。藉由該接觸表面與該被彈簧10所壓抵之互補聯結表面間的緊靠而造成之對準用以定位聯結管02，以便可將其保持在一穩固之密封位置上。即使處理室12由於熱應力而相對於真空室11被移動於所有維度上，但密封功能仍將維持住。伸縮軟管03可補償該多方向移動，雖然諸凸緣均被固定地與聯結管02及被固定於真空室11上之連接器的殼體相連接。該兩桿件04在此位置上具有足夠之餘隙以便可在所有需要的方向上移動(第3A圖)。

為可藉將連接器切換至已脫離狀態而鬆開真空-泵-連接，柄體09被向外拉(如第2圖之09.2所顯示)。位於諸桿件04之端件05.3上之擋止表面緊靠位於保持環05.1上之諸對立表面(第3B圖)。由於該等桿件與該保持環05.1間之接觸的居中效應，聯結管02在其對抗彈簧10的力而被諸桿件04進一步縮回之前，將會先被強迫進入一中心位置內；憑藉處於已脫離狀態(第2圖)下之該連接器，彈簧10.2及伸縮軟管03.2將被壓縮。同時，該接觸管02.2之遠側端現被完全地脫離且位於一與處理室12之接觸環01相隔一段距離處。螺栓08.2已被滑扣至拉棒07之一側面凹口內並被鎖定在其已伸出之狀態下。由於其等被固定於中心位置，聯結管02及蛇腹管03將不會有與該殼體之任何部件碰撞之風險，且其等之軸向移動也會被阻止。

為了再度連接處理室12與聯結管02，螺栓08.2被退回，且拉棒07被鬆釋。彈簧10.2之力將聯結管02(02.2)推進接觸環01內，直到已達到密封位置且該連接器已恢復其已連接之狀態為止。聯結管02(02.2)相對於處理室12之接觸環01的置中或對準在其係藉由聯結管02之聯結表面與接觸環01之互補接觸表面間之靠抵而被處理時是不必要的，而諸桿件04則允許聯結管02在其接近接觸環01時具有足夠之側面間隙。

本發明之連接器可進一步地合併一供氣管及一可供控制此供氣管用之供應閥；換言之，氣體之供應可同時與該泵管相連接/脫離。

第4A圖顯示位於連接氣促動裝置中之額外供氣中斷裝置的配置。第4B圖顯示該機構之細部並在下文中將被述及。第4B圖顯示位於關閉位置中之供氣中斷裝置。由一供應口15，處理氣體可被供應至處理室12。此氣體進入一供應管之第一部分，一外部導氣管16。此氣體藉由一供應閥而被阻擋進一步流入一內部導氣管24，此閥被顯示處於一關閉狀態，其中一可往復運動於一第一方向上之閥活塞22被保持在一阻擋位置中，在此處該活塞將密封一通往內部導氣管24之連接口，此內部導氣管依次形成一與處理室12間之連接的一部分，而該閥活塞則藉由一彈簧19壓抵一圍繞該連接口之密封座17。

當該連接器係處於第1圖所示之已連接狀態下時，處理室12可經由聯結管02、伸縮軟管03、及排氣管13而被排空。一可往復運動於一實質上與該第一方向垂直之第二方向上的感測器活塞18承載一感測器表面，其與處理室12成流體導引連接並因此被暴露在盛行於其上之壓力下。如果該壓力係充分地低以便於一彈簧20可用力將感測器活塞18之一桿件23推向第4B圖中的左側，則一位於閥活塞22之一桿件21的端部處之第一表面將會與一被形成於桿件23之尖錐狀頂部上並可沿著該第一表面而滑動之第二表面相接觸，且該第一表面作用抵住該第二表面，藉此將閥活塞22向下推抵彈簧19之力。因此，活塞22被移離阻擋位置(在此其坐抵該密封座17)進入一通行位置(在此其遠離該密封座17)；亦即，該供應閥從關閉狀態被切換至開啟狀態。氣體此刻可從外部導氣管16處經由連接口通行至內部導氣管24內。

第4B圖顯示一種配置，其中之兩根桿件作用在彼此之上。然而，在不偏離本發明之概念下顯然也可以一單一桿件類似地作用在該閥活塞上。重要的是，允許氣體流入之供應閥並不從外部予以控制，而是此閥僅在一充分高之真空已在處理室內達到之下才開啟。即使在此系統之另一部分處(非閥配置)有洩漏情形存在，有害氣體之流入將是不可能的。此在技術上可藉由一促動手段而被達成，而此促動手段可藉由欲將被產生之真空及一類似一彈簧或周遭大氣壓力之反作用力而被促動。

為了安全理由，重要的是分別藉助拉棒07或抓把09檢查閥配置之工作位置。藉此拉棒位於其「在外」位置中，所有供氣系統必須被關閉。另一方面，當此拉棒07係位於其「在內」位置處時，所有供氣系統必須在此運轉模式下。

供氣、排氣連接、與促動器之非常緊密配置使得此與該處理室間之真空-管-連接可非常容易處理、可重複進行、安全、且可在不需額外工具下被促動。所示之閥配置可達「零缺點操作」，此乃因為在真空連接器的適當運作下將不可能有氣體流動。

因此，本發明係關於一種真空處理裝置，其包括：一處理室12、一包含該處理室之真空室11、一位於該真空室外側之排氣管13、及一連接器，其具有：一殼體；一導管，其用於使一由接觸環01所包圍之該處理室12的一排氣口與該排氣管13相連接，該導管包括一延伸於一軸向方向上並承載一聯結管02之伸縮軟管03，而該聯結管係用於將該導管面向該排氣口之一遠側端以氣密方式連接至該接觸環01，且該伸縮軟管03在該導管之一相對立近側端處被固定至該殼體，並同樣地以氣密方式被連接至該排氣管13；及一促動器，其用於切換該導管於一在其中該聯結管02係與該接觸環01相接觸之已連接狀態，與一在其中藉由該伸縮軟管03收縮使得該聯結環01位於與該接觸環01相距一軸向距離處之已脫離狀態之間，而該促動器可往復運動於該軸向方向上並與該聯結管02相互作用，以致使其在該已連接狀態下可於一與該軸向方向成垂直之側向方向上具有至少受限之間隙。

在本發明之一較佳實施例中，聯結管02被彈性地偏壓向該排氣口。

在本發明之另一較佳實施例中，接觸環01具有一包圍該排氣管並朝向處理室12內部窄縮之凹入圓錐狀接觸面，且聯結管02在其遠側端處具有一互補之凸起圓錐狀聯結面，而當該連接器處於已連接之狀態下時，該接觸面及該聯結面係成密封接觸。

在本發明之另一較佳實施例中，該促動器與聯結管02相互作用，以致使得此聯結管在該已脫離狀態下被固定於一中心位置處。

在本發明之另一較佳實施例中，該促動器包括至少一桿件04，其延伸於軸向方向上並具有一相對於該軸向方向成傾斜之擋止表面，而聯結管02針對各擋止表面承載一與其平行之相對應對立表面，以致各擋止表面在已脫離狀態下與該相對應對立表面接觸，藉此使聯結管02之側向位置被固定於該中心位置處。

在本發明之另一較佳實施例中，該促動器包括至少兩桿件04，且各對立表面係一在其遠側處圍繞一孔之圓錐狀表面，各個桿件04則延伸通過此孔，而該擋止表面係一互補之圓錐狀表面。

在本發明之另一較佳實施例中，該對立表面在各種情形下均係凹入並朝向該遠側端擴寬。

在本發明之另一較佳實施例中，每一孔均係一穿過聯結管02之外伸環狀保持環05.1的鑽孔05.2。

在本發明之另一較佳實施例中，該促動器包括一被配置在該殼體外側上之柄體09。

根據本發明之第二個態樣，此真空處理裝置包括一處理室12、一包含該處理室之真空室11、一位於真空室11外側之排氣管13、及一可供連接處理室12與排氣管13用之連接器的真空處理裝置另包括：一供應管，其連接一供應口15與處理室12；一供應閥，其被配置在該供應管中，且可切換於一關閉狀態(在此，該閥阻擋該供應管)與一開啟狀態(在此，該供應管被開啟使氣體可通過其中)之間；一感測器，其控制供應閥，而此感測器包括一被連接至處理室12之感測器表面，其被連接至處理室12，以便可被暴露在其中之氣體壓力下，並被構形為在當作用於該感測器表面上之氣體壓力高於一臨界值時可保持該供應閥處於其關閉狀態，否則可保持其處於開啟狀態。

在本發明之一較佳實施例中，供應閥包括一可沿著一第一方向往復運動於一阻擋位置與一通行位置之間的閥活塞22，其中該阻擋位置位於一連接口處，以致使此供應閥係處於其關閉狀態；而該通行位置則遠離該連接口，以致使此供應閥係處於其開啟狀態；此閥活塞22被彈性地偏壓至該阻擋位置，而該促動裝置包括一感測器活塞18，其往復運動於一大約與該第一方向成垂直之第二方向上，且其一前部承載該感測器表面，而感測器活塞18被被彈性地偏壓至該前部，以致使其可在對抗一彈力下藉由作用在該感測器表面上之壓力且若該壓力高於臨界值時被保持在一第一位置中，而其藉由該彈力且在該壓力低於該臨界值時被保持在一第二位置中，感測器活塞18作用在閥活塞22上，以致使此閥活塞在感測器活塞18位於其第一位置中時係位於阻擋位置中，且在感測器活塞18位於其第二位置中時係位於通行位置中。

在本發明之一較佳實施例中，該感測器活塞18經由其第二表面作用在閥活塞22之第一表面上，而該第一表面相對於該第一方向及相對於該第二方向係成傾斜，且該第二表面可沿著該第一表面滑動。

01．．．接觸環/聯結環

02．．．聯結管

02.2．．．聯結管/接觸管

03．．．伸縮軟管

03.2．．．伸縮軟管

04．．．桿件

05．．．導引裝置

05.1．．．保持環

05.2．．．鑽孔

05.3．．．端件

06．．．密封板

07．．．拉棒

08．．．螺栓

08.2．．．螺栓

09．．．柄體

10．．．彈簧

10.2．．．彈簧

11．．．真空室

12．．．處理室

13．．．排氣管

14．．．泵連接器

15．．．供應口

16．．．外部導氣管

17．．．密封座

18．．．感測器活塞

19．．．彈簧

20．．．彈簧

21．．．桿件

22．．．閥活塞

23．．．桿件

24．．．內部導氣管

第1圖顯示一通過一根據本發明所實施之真空處理裝置之部分所取之縱向剖面，其中一連接器係處於一已連接之狀態；

第2圖顯示一與第1圖相對應之縱向剖面圖，其中該接器係處於一已脫離之狀態；

第3A圖係顯示第1圖之局部放大圖；

第3B圖係顯示第2圖之局部放大圖；

第4A圖顯示另一通過一真空處理裝置之部分所取之縱向剖面，而此真空處理裝置配備有一供應管；及

第4B圖顯示第4A圖中之該被圈起部分的局部放大圖。

01．．．接觸環/聯結環

02．．．聯結管

03．．．伸縮軟管

04．．．桿件

05．．．導引裝置

06．．．密封板

07．．．拉棒

08．．．螺栓

09．．．柄體

10．．．彈簧

11．．．真空室

12．．．處理室

Claims (12)

1. 一種真空處理裝置，其包括：一處理室、一包含該處理室之真空室、一位於該真空室外側之排氣管、及一連接器，其具有：一殼體；一導管，其用於使由一接觸環所包圍之該處理室的一排氣口與該排氣管相連接，該導管包括一延伸於一軸向方向上並承載一聯結管之伸縮軟管，而該聯結管係用於將該導管面向該排氣口之一遠側端以氣密方式連接至該接觸環，且該伸縮軟管在該導管之一相對立近側端處被固定至該殼體，並同樣地以氣密方式被連接至該排氣管；及一促動器，其用於切換該導管於一在其中該聯結管係與該接觸環相接觸之已連接狀態與一在其中藉該伸縮軟管收縮使得該聯結環位於與該接觸環相距一軸向距離處之已脫離狀態之間，而該促動器可往復運動於該軸向方向上並與該聯結管相互作用，以致使其在該已連接狀態下可於一與該軸向方向成垂直之側向方向上具有至少受限之間隙。
2. 如申請專利範圍第1項之真空處理裝置，其中該聯結管被彈性地偏壓向該排氣口。
3. 如申請專利範圍第1或2項之真空處理裝置，其中該接觸環具有一包圍該排氣管並朝向該處理室內部窄縮之凹入圓錐狀接觸面，且該聯結管在其遠側端處具有一互補之凸起圓錐狀聯結面，而在當該連接器處於該已連接狀態下時，該接觸面及該聯結面係成密封接觸。
4. 如申請專利範圍第1項之真空處理裝置，其中該促動 器與該聯結管相互作用，以致使得該聯結管在該已脫離狀態下被固定於一中心位置處。
5. 如申請專利範圍第4項之真空處理裝置，其中該促動器包括至少一桿件，其延伸於該軸向方向上並具有一相對於該軸向方向成傾斜之擋止表面，而該聯結管針對各擋止表面承載一與其平行之相對應對立表面，以致使各擋止表面在該已脫離狀態下可與該相對應之對立表面接觸，藉此使該聯結管之側向位置被固定於該中心位置處。
6. 如申請專利範圍第5項之真空處理裝置，其中該促動器包括至少兩桿件，且各對立表面係一在其遠側處圍繞一孔之圓錐狀表面，該各個桿件則延伸通過該孔，而該擋止表面係一互補之圓錐狀表面。
7. 如申請專利範圍第6項之真空處理裝置，其中該對立表面在各種情形下均成凹入並朝向該遠側端擴寬。
8. 如申請專利範圍第6項之真空處理裝置，其中每一孔係一穿過該聯結管之一向外伸展環狀保持環的鑽孔。
9. 如申請專利範圍第1項之真空處理裝置，其中該促動器包括一配置在該殼體之外側上的柄體。
10. 如申請專利範圍第1項之真空處理裝置，其中該裝置包括：一供應管，其將一供應口15與該處理室相連接；一供應閥，其被配置在該供應管中，且可切換於一在此處該閥阻擋該供應管之關閉狀態與一在此處該供應管被開啟以致使氣體可通過其中之開啟狀態之間；一感測器，其控制該供應管，而該感測器包括一被連接 至該處理室之感測器表面，以便可被暴露在其中之氣體壓力下，並被構形為可在當作用於該感測器表面上之氣體壓力高於一臨界值時得保持該供應閥處於其該關閉狀態，否則可保持其處於該開啟狀態。
11. 如申請專利範圍第10項之真空處理裝置，其中該供應閥包括一可沿著一第一方向往復運動於一阻擋位置與一通行位置之間的閥活塞，其中該阻擋位置位於一連接口處，以致使該供應閥處於其關閉狀態；而該通行位置則遠離該連接口，以致使該供應閥處於其開啟狀態；該閥活塞被彈性地偏壓至該阻擋位置，而該促動裝置包括一感測器活塞，其往復運動於一大約與該第一方向成垂直之第二方向上，且其一前部承載該感測器表面，而該感測器活塞被彈性地偏壓至該前部，以致使其可在對抗一彈力下藉由作用在該感測器表面上之壓力且若該壓力高於臨界值時被保持在一第一位置中，而其藉由該彈力且在該壓力低於該臨界值時被保持在一第二位置中，該感測器活塞作用在該閥活塞上，以致使該閥活塞在該感測器活塞位於其第一位置中時係位於該阻擋位置中，且在該感測器活塞位於其第二位置中時係位於該通行位置中。
12. 如申請專利範圍第11項之真空處理裝置，其中該感測器活塞經由其第二表面作用在該閥活塞之第一表面上，而該第一表面相對於該第一方向及相對於該第二方向係成傾斜，且該第二表面可沿著該第一表面滑動。